(CC/Pixabay) En idé til et eksperiment, der kunne forene kvantemekanikkens stædige felter og generel relativitetsteori har fået nyt liv af to grupper af fysikere fra Storbritannien.
Den kendsgerning, at kvanteteori ikke spiller godt sammen med tyngdekraften, er en massiv anstødssten i fysikken, som længe har unddraget sig nogle af de største hjerner i videnskaben.
Kvantemekanik er modelleringen af diskrete partikler som sandsynligheder, der ikke rigtig eksisterer, før vi har fastgjort en måling. Ikke at kvantefysik er vag - et århundredes test har gjort det til en af de mest robuste teorier i videnskaben.
Ved siden af kvantemekanikken ergenerel relativitetsteori, som beskriver masse, der virker på et kontinuerligt, sømløst stof af rum og tid for at give os tyngdekraften. Generel relativitetsteori er også en af de mest pålidelige teorier, vi har i videnskaben, som giver os mulighed for at forudsige objekters bevægelser i stor skala med præcision.
Men på trods af deres respektive succes med at beskrive universet, de to teorierhader hinandens indvolde.
At gøre tingene sværere er det faktum, at tyngdekraften er en alvorligt vanskelig kraft at studere på atomskala.
'Et formidabelt problem er den enorme svaghed ved tyngdekraftens interaktion sammenlignet med andre fundamentale kræfter i naturen,' University of Central London (UCL) fysiker Sougato Bose forklaret til Fysik verden .
'For eksempel overhaler selv den elektrostatiske kraft mellem to elektroner tyngdekraften mellem to kilogram masser med flere størrelsesordener.'
For at få en slags hook på fælles fodslag, berømt amerikansk fysiker Richard Feynman kom med et eksperimentelt design tilbage i 1957.
Han forestillede sig en lille masse, der eksisterede som en sandsynlighed - eller superposition – mellem to steder. Indstillet i et gravitationsfelt skal massen være knyttet til tyngdekraftens kvanteegenskaber i et fænomen kaldetsammenfiltring.
For at se, om feltet virkelig var kvantificeret i naturen, foreslog Feynman at lede efter tegn på interferens mellem de to mulige steder, før han målte dets 'rigtige' position.
Hvis disse to mulige positioner interfererede med hinanden, før de adskilte sig fra feltet, ville tyngdekraften have en kvantenatur, som kunne studeres.
Det er i hvert fald tanken.
Ifølge forfatterne til to nye artikler har det faktum, at en partikel i en superposition stadig kan interferere med sig selv – selv inden for et klassisk, kontinuerligt gravitationsfelt – efterladt masser af plads til tvivl.
Men nu foreslår de en lidt anden tilgang til eksperimentet, der kan udligne nogle af testens mangler og måske løse et af de største problemer i moderne videnskab.
En duo af fysikere fra University of Oxford fremlagde et bevis på, at to kvantesystemer kunne vikles ind gennem et tredje system, men kun hvis det også blev kvantiseret.
Dette åbner bekvemt for, at et par masser - hver i superposition - kan kobles separat ved at blive viklet ind i en kvanteversion af et gravitationsfelt. Hvis tyngdekraften ikke er kvante, så er der ingen sammenfiltring .
Baseret på dette princip foreslog et andet hold fra UCL detaljer om et faktisk eksperiment, der kunne bruge en hypotetisk 'kvantetyngdekraftsmediator' til at indvikle spindet af de to separate masser.
Et sådant eksperiment ville ikke være uden sine egne praktiske udfordringer - det overvældende skub og træk af elektromagnetiske kræfter kunne i sig selv være nok til at mediere sammenfiltringen og udvaske eventuelle potentielle effekter af kvantetyngdekraften.
Men det er et forsøg værd, i betragtning af hvor stor den potentielle belønning kunne være. Lad os håbe, at vi ikke skal vente yderligere 60 år for at se, hvordan Feynmans eksperiment udvikler sig.
Denne forskning blev offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve her og her .